复合絮凝剂聚磷硫酸铝铁的合成研究

复合絮凝剂聚磷硫酸铝铁的合成研究

曹健江苏泰州225300）（泰州职业技术学院，摘要：以硫酸亚铁、硫酸、硫酸铝、磷酸氢二钠为原料，双氧水作为氧化剂，通过实验合成新型絮凝剂聚磷硫酸铝铁（PPAFS）。PPAFS的最佳合成条件为Na2HPO4:Al2(SO4)3:FeSO4摩尔比为0.15:0.2:1，反应温度80益左右，聚合温度为75益，保温时间为5h。聚磷硫酸铝铁对废水的pH值和温度的适应范围较广，聚磷硫酸铝铁的药剂用量比较少。絮凝剂；合成关键词：聚磷硫酸铝铁；中图分类号院X703.5文献标识码院A文章编号院2096-4390渊2019冤23-0035-02混凝沉淀法是污水处理中的一种常见方法，它属于物理化学处理方法。混凝处理工艺是废水处理重要的一种工艺。向水中投加某种化学药剂-絮凝剂，使废水中悬浮的胶体颗粒相互增大体积、加速沉降，凝聚形成絮凝体，继而形成较大的絮状物，达到废水净化的目的。一般絮凝剂的絮凝作用主要包括：废水中胶体物质的电中和作用；絮凝剂的水解产物对水中悬浮颗粒物的架桥、吸附作用；对废水中溶解性物质的吸附作用。混凝法废水处理与其他物化处理方法相比，具有处理费用较低、工艺简等特点。单和稳定、处理效果好、例无机絮凝剂目前常用的品种主要有铝盐和铁盐两大类，如聚合氯化铝、聚合硫酸铁等。无机絮凝剂从单一金属离子向复合金属离子进行发展，复合无机高分子絮凝剂具有更优异的絮凝效果。复合无机高分子絮凝剂具有比单一无机高分子絮凝剂更为良好的性能，它具有两种或两种以上的无机单一高分子混凝沉降效絮凝剂的协同作用，能够适合各类废水的处理要求，果比较好。因此，新型复合型无机高分子絮凝剂的研究与开发愈来愈受到人们的重视[1-2]。聚磷硫酸铝铁是一种新型无机高分子复合絮凝剂。聚磷硫它保留了铝盐酸铝铁并不是一种简单的铝盐和铁盐的混合物，和铁盐絮凝剂的优点。它不仅在水溶液中存在着许多复杂的离子，而且通过氢键形成多核的复杂离子。在加入适当的磷酸盐形成后，磷酸盐通过氢键将羟基聚合物分子连接成长的分子链，增强一类高电荷的中间络合物，强化了絮凝剂的架桥聚合作用，了无机高分子复合絮凝剂的混凝作用。1实验材料和方法1.1实验材料和仪器（转下页）支撑四代装备的供给能力，初[2]宋蕾.推动军工能力建设向体系效能型转变[J].国防科技工业,展规划，确保高新工程任务需要，优化提升三代装备供给保障能2018(5):30.步构建下一代装备的研发能力，促使技术发展带动力。同时，坚持需求牵引与技术推动相结合，究、前沿技术、预先研究的能力。信突出投资重点，克服瓶颈短板。当前科技发展日新月异，息技术与制造业深度融合，新的学科和交叉技术领域不断涌现，重大颠覆性创新和群体性技术不断突破，要以“设计装备就是设计未来战争”的理念，加强对武器装备创新发展的深入研究，加大顶层设计和能力统筹，切实突出重点核心能力。针对型通过总体号任务的共性需求、技术短板和关键环节薄弱问题，持续提升能力水规划项目、研保型项目、重点试验设备项目等，平。管理工作强化红线意识，加强基础管理。党的十八大之后，军工固定资产投资项目的合规性被放到了举足轻重的位置上，不仅越发强调投资效能，同时表现出技术复杂程度越来越高的特点，部分非标设备研制风险增大，项目实施难度增加，对项目管理人员的管理能力和政策水平要求在不断升高。而且，军工行政法规有固定资产投资项目全流程的监管性和指导性法律、调整管理、质量管理、安上百项，要求基础管理工作从计划管理、内部审计等方面研究全全管理、招标管理、合同管理、财务管理、面的、细致的管理制度及办法。参考文献[1]方忆平.加强国防基础技术研究,提高军工技术原始创新能力[J].国防科技工业,2016,(6):19.

作者简介：段若颖(1987-),女,中国航空发动机研究院,主要研形成一批支撑基础研究领域为军工核心能力建设项目全过程管理。国防工业水平提升，注重创新平台建设，-36-科学技术创新2019.23

pH值对混凝剂的性质和胶体表面电荷有较大的影响。废水中胶粒的电位随pH值的变化而变化，胶粒的电位直接影响到混凝作用的。采用Na2HPO4:Al2(SO4)3:FeSO4摩尔比为0.15:0.2:1条件下合投加量成的聚磷硫酸铝铁，分别配成质量浓度为0.5%的溶液，均为4mL。调节高岭土模拟水样的pH值，分别为4、5、6、7、8、9、实验结果表明：当pH值不断10、11、12、13进行絮凝杯罐实验，升高，浊度去除率也在不断增高，当pH值达到7时，浊度去除可达97%。率最高，3.2温度对聚磷硫酸铝铁絮凝效果的影响采用Na2HPO4:Al2(SO4)3:FeSO4摩尔比为0.15:0.2:1的聚磷硫酸铝铁，配成质量浓度为0.5%的溶液，投加量均为4mL。调节高岭土模拟水样的温度分别为10℃、20℃、30℃、40℃、50℃，进行当温絮凝杯罐实验，根据吸光度计算出浊度去除率。结果表明：可达97.92%。40℃、度为20℃、30℃时浊度去除率最高，50℃时去浊率略有下降，但也达到97.22%。当水温为10℃时，去浊率为96%。废水温度从10℃、20℃、30℃、40℃浊度去除率均能达到96%以上，由此可以说明聚磷硫酸铝铁絮凝剂对温度适应性较强。3.3聚磷硫酸铝铁投加量对絮凝效果的影响但是一般情况来说，混凝效果随混凝剂用量的增加而变好。絮凝效果最好，但是随着絮凝当絮凝剂投加量达到一定值时，出现这种现象的主要剂加入量越大，絮凝效果反而变得越差，原因是由于混凝剂用量过大后造成胶体颗粒的再稳定。反之絮造成絮凝效果变差。因凝剂投加量过小，絮凝剂水解产物不足，此，当絮凝剂到达最佳投加量时，絮凝效果最好。利用上述合成得到的聚磷硫酸铝铁配成质量浓度为0.5%的溶液，投加量分别为2mL，3mL，4mL，5mL，6mL，利用高岭土模拟水样进行水的絮凝杯罐实验。根据吸光度计算出浊度去除率，当投加量达到4mL时，由实验结果可知：聚磷硫酸铝铁去浊率因此达到最高的97.71%，当投加量继续增加，去浊率保持不变，确定聚磷硫酸铝铁的最佳投加量为4mL。4结论4.1Na2HPO4:Al2(SO4)3:FeSO4摩尔比为0.15:0.2:1时反应得到的聚磷硫酸铝铁的絮凝效果最佳，反应温度80OC左右，在75OC时保温5h。4.2聚磷硫酸铝铁对温度的适应范围广。水温从10℃到30℃时，浊度去除率均能达到96%以上。聚磷硫酸铝铁废水的pH值要求为中性，pH值达到7时，浊度去除率最高达到97%。4.3聚磷硫酸铝铁的药剂用量比较少。参考文献[1]董芳.絮凝机理及絮凝剂发展概况[J].科技信息，2008，28：43.[2]程俊，樊丽华.水处理絮凝剂的应用及研究进展[J].安全与环保，2008，15（4）：50-53.

周琪.水污染控制工程第三版（下）[M].北京：高等教[3]顾国维，育出版社，2007：292-293.

（1964-）主要从事环境监作者简介院曹健，男，高级工程师，测及固体废物利用的研究和教学工作。、硫酸铝（工业级）、磷高岭土（工业级）、硫酸亚铁（工业级）。酸氢二钠（工业级）六联搅拌机、500mL全玻璃回流装置、HH-1数显恒温水浴锅、UV754紫外可见分光光度计、PHS-25pH计。1.2絮凝剂性能测试方法絮凝性能的测试方法采用烧杯搅拌实验法，模拟废水混凝处理过程中的混合、絮凝和沉淀等工艺过程。将盛有一定量废水的烧杯置于六联搅拌机上，按不同的投加量投加絮凝剂（配使絮凝剂快速分散到成质量浓度为0.5%的溶液）。先快速搅拌，搅拌速废水中与水中胶体物质接触，使胶体聚集形成絮凝体，时间1分钟左右。然后慢速搅拌，使小絮体相度120转/分钟，互碰撞形成较大絮体，搅拌速度30转/分钟，时间15分钟左右。然后使絮凝体静置沉降15分钟，在烧杯中取出清液进行吸以废水中的浊度去光度测定[3]，根据吸光度计算出浊度去除率，除率来考查絮凝效果的好坏。2聚磷硫酸铝铁的合成实验2.1硫酸铝和硫酸亚铁的配比将一定量的硫酸亚铁加入到三口烧瓶中，用少量水进行溶同时打开搅拌器缓慢进行解，然后将硫酸缓慢加入到烧瓶中，反应过程放出热搅拌，然后将氧化剂双氧水缓慢滴入溶液中，保持反应温度80OC左量，反应体系温度升高，注意调整温度，右，反应时间5h，制得硫酸铁。按Al2(SO4)3:FeSO4摩尔比分别为0.05:1；0.1:1；0.2:1；0.3:1；反应一定时间后，在75℃0.4:1称取硫酸铝加入上述硫酸铁中，下保温5h，生成含铝量不同的聚合硫酸铝铁。利用上述得到的不同含铝量的聚合硫酸铝铁，投加量分别为1mL、2mL、3mL、4mL、5mL。利用高岭土模拟水样进行水的絮随着投加凝杯罐实验，根据吸光度计算浊度去除率。结果显示，当投加量到4mL或5mL量的不断增加，浊度去除率不断增高，时，由五种配比制得的聚合氯化铝铁的浊度去除率上均达到较大值。Al2(SO4)3:FeSO4的摩尔比为0.2:1，投加量为4mL时，浊度去除率最高达97%。2.2硫酸亚铁、硫酸铝和磷酸氢二钠的配比分别按Na2HPO4:Al2(SO4)3:FeSO4摩尔比为0.1:0.2:1；0.15:0.2:1；0.2:0.2:1；0.25:0.2:1在上述硫酸铁溶液中加入相应质量的硫酸铝和磷酸氢二钠，反应一定时间后，在75℃-80℃下保温5h，生成不同含磷量的聚磷硫酸铝铁。结果表明，考察不同含磷量的聚磷硫酸铝铁的浊度去除率，随着投加量的不断增加，浊度去除率不断增高。当Na2HPO4:Al2(SO4)3:FeSO4摩尔比为0.15:0.2:1，投加量为5mL时，浊度去除率达96.65%。最高，3聚磷硫酸铝铁应用条件对絮凝性能的影响影响絮凝性能的主要因素包括：废水温度、pH值和絮凝剂的投加量。比如水温过高针对絮凝剂的性能可能会产生较大影失去絮凝效果。另响，高温能使其分解，从而生成不溶性物质，使絮凝效果较差。外水温过低，会影响到絮凝剂水解的速度，pH值强弱影响絮凝剂的水解速度以及絮凝剂水解产物的结构形态，从而影响絮凝效果的优劣。絮凝剂投加量过多或过少都会减弱絮凝效果，投加过量形成胶体颗粒的再稳定。絮凝剂投加量过小，絮凝效果不足，因此需要通过试验来确定最佳絮凝剂的投加量。3.1pH值对聚磷硫酸铝铁絮凝效果的影响